普通高中课程标准实验教科书选修1“生物技术实践” 教材教法简介（共71张PPT）

(共71张PPT)
普通高中课程标准实验教科书选修1
“生物技术实践”
教材教法简介
（一）
王伟光
E—mail：screate@sina.com
对“生物技术实践”模块的实施存在疑虑
必要性及可行性?
新的生物技术应用多，教师缺乏理论和实践，指导学生有困难。
现有实验室设备不能完成生物技术实践中的实验，尤其是现代生物技术应用的部分。
与高考如何衔接。
…
上世纪50年代，生命科学研究进入到了分子水平，这样的进展是伴随着生物技术的迅猛发展而来的。
现在生物技术已经深入到我们社会生产和生活的众多领域。这是生物学发展历史上总体的趋势。
从高中教育来看，给一部分同学设置了该门选修课程，体现了课程的时代性，也使得学生在进入社会的时候，能够对生物技术有更多的关注。
在我们的科学教育里不能没有技术的地位。
必修实验的延伸。
事实上，在实施生物大纲教材的过程中就有很多教师做了生物技术实践方面的尝试，比如在研究性学习中，在校本选修课程中。
高考
一、研读新课标，对“生物技术实践”的教学准确定位
（一）对“生物技术实践”部分课标的解读
选修模块设计的指导思想
“选修模块是为了满足学生多样化发展的需要而设计的，有助于拓展学生的生物科技视野、增进学生对生物科技与社会关系的理解、提高学生的实践和探究能力。”
（课标中“课程设计思路”）
解读：
选修模块的设置体现了普通高中生物新课程的选择性，其目的是促进学生在知识、情感、能力等方面的继续学习和提升。
“本模块是实验课，所说的生物技术，是指广义的生物技术，而不限于（甚至主要不是）现代生物技术。内容包括微生物的利用、酶的应用、生物技术在食品加工中的应用和生物技术在其他方面的应用四部分。”
“教师应根据本校的条件，指导学生选做本模块中的5——7个实验。”
《普通高中生物课程标准（实验）》内容标准
“生物技术实践模块重在培养学生设计实验、动手操作、收集证据等科学探究的能力，增进学生对生物技术的了解。本模块适于继续学习理工类专业或对实验操作感兴趣的学生学习。”
《普通高中生物课程标准（实验）》课程设计思路
解读
“生物技术实践”模块是实验课；
是以学生为主体，通过实验设计和操作实践来学习科学探究的选修实验课；
是在教师指导下，尊重学生的选择，由学生自主、合作、探究完成的选修实验课；
在课的进行中要渗透科学、技术、社会方面的教育；
学校教师要为学生的选择实验提供指导和相应的支持，使学生在“做”实验的过程中提升实验探究的能力。
在选修“生物技术实践”模块的设计上，突出了以实践活动为主要的学习方式。
要求学生“在教师的指导下自己设计并进行实验，然后收集并整理资料，写出报告，相互讨论。”
教师的任务不是讲授，而是为学生的实验提供多方面的帮助。
这样，学生的实践和学习活动在这一模块中具有突出的地位。
这些都反映了高中生物课程中理论与实践之间新的平衡关系。
（二）课程标准要求的课程内容
微生物的利用
酶的应用
生物技术在食品加工中的应用
浅尝现代生物技术
微生物的利用
具体内容标准
活动建议
教材中实验
?进行微生物的分离
和培养。
用大肠杆菌为材料进行平面培
养，分离菌落。
大肠杆菌的培
养和分离
测定某种微生物的
数量。
用土壤浸出液进行细菌培养，
仅以尿素为氮源，测定能生长
的细菌的数量。
分离以尿素为
氮源的微生物
研究培养基对微生
物的选择作用。探
讨微生物的利用。
观察并分离土壤中能分解纤维
素的微生物
观察土壤中能
水解纤维素的
微生物
尝试利用微生物进
行发酵来生产特定
的产物。
观察该微生物能否分解其他物
质，讨论这类微生物的应用价
值。
酶的应用
具体内容标准
活动建议
教材中对应实验
研究酶的存在和简
单制作方法。
（必修教材可体现）
尝试利用酶活力测
定的一般原理和方
法。
探究利用苹果匀浆制成果汁的最佳
条件，检测果胶酶的活性，观察果
胶酶对果汁形成的作用。收集果胶
酶其他方面利用的资料。
果汁中的果
胶和果胶酶
探讨酶在食品制造
和洗涤等方面的应
用。
研究并试验将有油渍、汗渍、血渍
的衣物洗净的办法。尝试应用脂肪
酶、蛋白酶的洗涤效果。用实验找
出在什么条件下使用加酶洗衣粉效
果最好。
加酶洗衣粉
的使用条件
和效果
尝试制备和应用固
相化酶。
制成固相化乳糖酶并检测牛奶中乳
糖的分解。通过此实验了解并探讨
固相化酶的应用价值。
α-淀粉酶的
固定化及淀
粉水解作用
的检测
生物技术在食品加工中的应用
具体内容标准
活动建议
教材中对应实验
研究从生物材
料中提取某些
特定成分。
设计一种简单装置，从芳香植物材料
（如橘皮、玫瑰花、薄荷叶等）中提
取芳香油。
用蒸汽蒸馏法从
芳香植物中提取
精油
运用发酵食品
加工的基本方
法。
利用酒酵母由果汁制酒，再利用乙酸
菌由酒制醋。设计并安装简单的生产
果汁酒以及生产醋的装置。
制作腐乳，并分析制作过程的科学原
理及影响腐乳品质的条件。
果酒及果醋的制
作腐乳的制作
测定食品加中
可能产生的有
害物质。
制作泡莱，尝试用比色法测定其亚硝
酸盐含量的变化，并讨论与此相关的
食品安全问题。
泡菜的腌制和亚
硝酸盐的测定
生物技术在其他方面的应用
具体内容标准
活动建议
教材中对应实验
尝试植物的组织
培养。
用组织培养法培养花卉
等幼苗，并进行露地栽
培。
植物组织培养
尝试蛋白质的提
取和分离。
以动物血清为材料，提
取其中的乳糖脱氢酶并
分离其同工酶。
乳酸脱氢酶同
工酶的分离
尝试PCR（
DNA
多聚酶链式反应）
技术的基本操作和
应用。
用某一DNA片段进行、
PCR扩增。
DNA片段的
PCR扩增
（三）“生物技术实践”模块的意义和价值
高中生物课程设置了“生物技术实践”选修模块，这种专门开设以技术实践为主题的课程在我国高中生物学教学史上是前所未有的
,
其意义在于全面提高学生的科学素养和技术素养，满足学生多样化发展的要求。
教育价值
1、较全面、真实地培养学生的科学探究能力
学生拥有从选择课题，了解背景知识、理顺研究思路，设计实验流程，规范操作到评价结果的独立自主权，并且最终要获取产品，而不是仅仅为了验证结论或寻求答案。
2、集中培养学生的技术设计能力
理解技术设计基本过程：发现和明确问题—制定设计方案—实施设计方案—结果分析和评价—表达和交流
技术流程图的制作
技术装置的设计和评价
对技术系统及技术控制的理解
技术流程图示例
3、较严格地、多方位地培养学生的实际操作能力
各课题的操作对象和方法技能多种多样，操作上的差之毫厘，会导致结果的失之千里。还有操作不当引起的安全问题，需要：认清操作的目的和原理，了解操作对象和工具的性质，熟悉操作的程序和要领，观察和分析结果，杜绝安全事故。
4、拓展和加深对生物科学技术知识的理解
生产和生活中与课题研究有关的背景知识，实验的生物学原理，操作的原理，有关的理化知识。
与必修模块不同的是，本模块是为了应用去获取知识，在实践过程中去理解知识，目的性更强。
5、领悟科学、技术、社会的相互关系，凸显科技价值观的教育
深入体会科学和技术的性质
深入体会科学和技术的价值和局限性
深入体会科学与技术的相互支持
深入体会技术是科学应用于社会的桥梁
深入体会技术是人的感官和肢体的延伸，大大加强人类干预自然的能力
6、砥砺科学精神，强化科学态度，张扬创新精神。
实做过程中，需要一丝不苟，百折不挠，埋头苦干；求真务实，谦虚谨慎，严格要求；从课标中具体内容标准所用的目标行为动词可以看出，本模块为学生自主创新留出极大空间。
本模块的意义
选修模块是为了满足学生多样化发展的需要而设计的，有助于拓展学生的生物科技视野、增进学生对生物科技与社会关系的理解、对学生进行STS教育，提高学生的实践和探究能力。并对选择学业（或职业）方向提供帮助。
二、课程特点
技术性、实践性
基础性、时代性
多样性、选择性
（一）生物技术？微生物？
1917年匈牙利工程师Karl
Ereky首次提出，指用甜菜大规模养猪，即利用生物将原材料转变为产品。
1982年，国际合作及发展组织重新定义：是应用自然科学及工程学原理，依靠微生物、动物、植物体作为反应器，将物料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。
传统生物技术：主要是通过微生物的初级发酵来生产商品。
现代生物技术：1973年，第一个DNA重组实验成功。此后，以DNA重组技术为核心的现代生物技术兴起。
生物技术的构成
本模块是实验课，这里所说的生物技术是广义的。
广义的生物技术指人类以经验为基础，改造生物及其功能的技术。如植物引种培育、动物良种选育、发酵食品的制作等。
狭义的生物技术是指人类以现代生物学、生物化学等特别是分子生物学为基础，在细胞水平和分子水平直接改造和利用生物及其生命活动的技术，如组织培养技术，克隆技术，DNA重组技术等。
教材中所涉及到的生物技术
传统发酵技术，如酿葡萄酒、制作腐乳和泡菜等
微生物培养技术
植物的组织培养技术
植物有效成分的提取
细胞的固定化、PCR和蛋白质技术等现代生物技术
微生物？
微生物是形体微小、单细胞或个体结构简单的多细胞或无细胞结构的低等生物的通称，它不是分类学上的名词。
微生物包括的范围也不能仅以体形大小来论。
微生物是地球上最古老的生命
?地球的年龄为46亿年。
?发现了32亿年前的细菌化石，如铁细菌、蓝细菌等。
?岩石层中发现远古细菌活动痕迹，从地质年代推算，最早的细菌在35亿年前已经出现，直到现在。
?10亿年前才有了原生动物和植物。
目
录
走近生物技术
专题1
传统发酵技术的应用
专题2
微生物的培养与应用
专题3
植物的组织培养技术
专题4
酶的研究与应用
专题5
DNA和蛋白质技术
专题6
植物有效成分的提取
（二）本套教材的呈现方式
由专题和课题组成，意在体现课程标准对本模块的要求。
本模块的主要特点是突出了科学探究和操作实践，兼顾了背景知识和科学原理的介绍。
体现学生的选择、自主、合作、探究。
渗透科学思维、科学方法的训练
?归纳、演绎、类比等思维的方法
?重复和对照的设计
?通过引导学生设计实验来训练科学方法，正文和旁栏中的思考题大多围绕科学方法来设计
实验室工作的有关规定或相关资料集于附录
?生物学实验室基本安全规则
?生物学实验中常用的国际单位
?常用培养基的配方
?常用的消毒灭菌方法
?常用化学抑制剂
课题结构简析
课题背景：
从生产和生活出发，突出了与学生生活经验的联系，并高度注意某项生物技术与社会生活、或生产、或发展的关系，让学生明白研究此课题的意义并调动学生探究的积极性。
课题结构简析
融基础知识、实验设计和操作提示于一体，实际上提示学习过程（或教学过程）应关注知识和能力的统一，思维和实践的统一，学科学、做科学、用科学的统一。
基础知识：阐明引课题的科学原理和基本方法
实验设计：提供实验流程图和参考资料，引导学生自主设计
操作提示：操作层面的指导性建议
课题结构简析
结果分析与评价：
分析结果，得出结论。以评价为杠杆，引导学生总结和反思，倾听不同意见，不断进取。评价又以学生自我评价和教师评价相结合，最终确定是否获得了该课题应得的学分，使考核落到实处。
课题结构简析
课题延伸和相关链接
体现了学习的开放性，鼓励有兴趣、有相应潜质的学生，得到进一步的发展。
课题延伸：纵向拓展
相关链接：横向联系
（三）本模块学习内容的特点
是实验课，以做为主，实验所需要时间长。
具有选择性，不同学校可以根据条件开设不同的实验，每个学生选做5—7个实验即可。
实验的类型多样，有的是以了解基本原理或基本知识为主的，如微生物的分离和培养、PCR技术等；有的是偏重实际应用的，如酶在洗涤中的应用，发酵食品的加工等。
三、本模块的教学建议
选修一模块主要教学特点：
第一突出做科学。虽然老师要讲、要组织、要引导，但是不是讲课。不像必修课一章一节引导学生顺序学下去。学生要在老师组织下、引导下、帮助下，相对独立的操作去完成的。
第二具有选择性。虽然课标、教材中列举了多个生物技术实践，但是按照课程标准的要求，只要选五到七个实验，学生就可以达到两个学分的要求。学生可以根据自己的兴趣，结合学校的实验条件进行选择、选做，教师也可以根据自己的能力特点发挥主动性和创造性，这也体现出一种自主精神。
第三把原理和操作结合在一起。尽管“生物技术实践”强调操作为主，但不是让盲目的操作，学生参与实践时都要掌握相关的基础知识、基本原理。
第四强调成果。每一个课题或实验一定要做出一个结果来，最后有对结果的评价。这就要求学生实践的过程要准确，做出来的产品要合格。
需解决的主要问题:
一实验室硬件条件不具备，教师有短板，
二是模块中的一些实验教学时间相对较长,
（例如，微生物培养需要连续观察2—3天，腐乳的制作需要连续观察一周以上，植物的组织培养则需要连续观察一个月以上）
三生物老师通常所教的班级较多、人数也多,存在着有效地进行教学管理的问题。因此制定切实可行的教学计划就显得尤为重要，是课程的顺利实施的前提保证。
四还要考虑到本模块的特殊性。首先是教学时不能像必修模块那样按照顺序一章一节地进行；其次是课程标准和教材提供了一定数量的课题，要从这些实验里面选择适合的课题，需要给学生一定的选择自主权，到底选择哪5个课题或哪
7
个课题，需要反映在计划里。因此，怎样结合自己地区的情况确定一个切实可行的计划，是课程的顺利实施的前提保证。
五本模块的总课时为36课时，除去学校活动和学业测试时间以及其他一些不确定的因素，剩下的课时可能只有30课时左右。如果选择其中的6个实验来完成，每个实验平均为5课时，所以老师选择好实验后应该对每个实验所用的课时数做一些统筹的安排，应该在规定的时间内完成相应的实验。
六本模块的部分实验有些不能全部在课堂内完成，有的需要在课外完成。例如腐乳的制作，果酒和果醋的制作需要课下进行操作和观察，这部分时间如何计算？尽量不要增加学生的学习负担
。
（一）制定切实可行的教学计划
教学计划应该包含以下的主要内容：
1．本学期计划完成哪几个实验？（结合当地的实际情况和学校已有的实验条件考虑）
2．各个实验需要多少课时完成？每个课时应该安排哪些内容？（教师应提前将这些实验做一遍）
3．各个实验需要准备哪些实验仪器和实验材料（包括实验药品）？哪些仪器必须提前购买？购买的数量为多少？
4．哪些实验需要教师提前做好准备？需要做好哪些准备？
5．各个实验教学的顺序怎样安排？
6．如何评价学生的学习情况
（二）设计教学过程
1.让学生先自学有关基础知识，弄清原理，再设计实验。设计实验过程中需要通过各种途径收集资料。
2.教师对实验设计方案进行审核，提出修改意见。
3.由学生进行实验，记录结果，得出结论，写出实验报告，在班上交流。
4.教师要帮助学生准备有关实验器具材料，组织讨论，作出评价。
说明：
根据学校实际指导学生选择课题，不追时髦。课题的教育价值并不因它是传统生物技术还是现代生物技术而提升或降低。
将“做”放在核心位置，以产品为核心的核心，知识的学习也是为了做。
注意联系生产和生活的需要，明确课题的意义。
确定有效的评价体系。
保证每个学生都有充分的动手的机会。
（三）组织好“生物技术实践”教学活动
1.充分利用已有的资源，课内和课外相结合。
例如：腐乳的制作
（腐乳的制作涉及的时间较长，需要三到五天进行初期发酵，后期发酵也需要七天左右。由于涉及的时间较长，从操作层面上讲，原理的学习在课堂上完成，但具体的实践需要学生在家里完成，如何利用学生家里已有的资源，让学生在家里和父母一起制作腐乳，既激发了学生的学习兴趣，提高了学生的操作技能、加深学生对原理的理解，使学生获得成功的满足感，同时又可以加深学生与父母之间的情感沟通。
）
2.精心安排实验方案，做到井然有序。
例如：微生物的实验室培养
（微生物实验涉及的仪器特别多，而且老师带领班级也挺多，如何在限定的时间内有效地安排班级实验顺序避免操作的一些失误？
希望老师认真组织和安排。如：班与班之间的衔接；
观察的时间怎样安排等。微生物培养技术操作技能是要求学生掌握的基本技能之一，而这恰恰是生物学教学亟待加强的地方。）
3.重视实验原理的学习和实验方案的设计
例如：土壤中分解尿素细菌的分离与计数
生物技术实践重在提高学生的实践能力，特别是探究能力和操作技能，在《土壤中分解尿素细菌的分离与计数》中，我们可以通过精心设计，达到提高学生这两种能力的目的。
4.重视原理的介绍和实验操作的细节
5.创造条件,让学生亲自动手操作
从教师的角度看，还应注意：
教师要根据不同专题的要求确定每个课题中实验得学分分值。因为实验的难易程度不一样，复杂程度不一样，获得的学分也是不一样的。要求教师对这个课程的评价有整体的思考。
（教师要了解本省高考中对“生物技术实践”模块的要求，然后根据学校的具体条件，帮助学生确定最终应该选择哪些个课题，这样学生就能够有效地完成，并能够应考。）
例：学分认定方案
从学生的角度讲，就要充分发挥学生的主体作用。
一要向学生宣传这门课的价值、意义，调动学生的积极性。
二是在教学过程中切实保证学生动手实践。
三是以小组合作形式来开展教学为好。一个小组应该有小组长，有专门负责记录的，专门负责观察的等等。明确分工有利于
“生物技术实践”模块的教学。要组织好小组学习核心是要训练好小组长，教师应选择那些动手能力很强也很感兴趣的学生作为教学的助手。
四要尊重学生的首创精神。教科书里面写的课题的那个做法、那个实验的做法不一定都是最完善的。教师在实践中可以去改善；学生在做的过程也会有很多的创造。
（四）通过教学要实现的目标
1、多方位地培养学生的探究能力和实际操作能力
本模块教材中的课题，能否出色地完成，既依赖于实验方案设计的正确，还需一丝不苟的、精确而细致的操作。在我们的生物学课程中，过去对操作技能的要求相对狭窄，要求的精确性也不高，而本模块各课题，操作对象、方法技能多种多样，有许多都会因操作上的差之毫厘，导致结果的失之千里；有些还会因操作的失误而引发安全问题。
为此，应注意
在以下方面，教师对学生应严格要求，这将有利于提升学生的实际操作能力，并保证课题的完成。
认清操作的目的和原理
了解操作对象和工具的性质
熟悉操作的顺序和要领
观察和分析操作的效果
多次练习操作的要领，熟能生巧
杜绝操作中的安全事故
教师应充分发挥指导和示范作用，并把操作能力细化为形成性评价的一部分。
2．拓展和加深对生物科学技术知识的理解
本模块的教学内容，并非实验指导手册那样简单。例如微生物的培养、纯化、分离和应用，对于中学生来说，完全是新的知识内容；植物组织培养、酶的固定化、DNA片段的PCR扩增等包涵着现代生物科学技术的基础知识；植物有效成分的提取中有许多物理和化学知识的应用；即使是与生活密切相关的传统发酵技术和酶制剂的应用，也需要复习有关的基础知识。技术操作的本质也是知识、原理的应用。
拓展和加深对生物科学技术知识的理解，其教育价值仍不应忽视。与其他必修、选修模块不同，本模块的学习是为了应用去获取知识，在实践过程中理解知识，目的性更强，也因此会理解得更透彻，掌握得更牢固。
3.从实际出发选择课题
《生物技术实践》中的课题从传统发酵技术到现代分子生物技术都有所涉及，可谓“基础”与“现代”并重。但应明确，无论课题针对的是哪项具体技术，它都同样能够培养学生的科学探究能力。课题的教育价值并不因为技术是现代技术或是传统技术而提升或降低。教师在选择课题时，不要追求时髦，应该结合本地教学资源的实际情况做出合理取舍。
4.“学”围绕“做”
《生物技术实践》与所有其他生物课程的一大区别在于，几乎每个课题都要求制作产品。除个别情况外，产品均为物质实体，如葡萄酒等。每个课题应围绕怎样做、怎样做得更好进行，即使是科学原理和实验技术的学习，也应围绕着“做”进行。教师在教学中要摆脱传统教学习惯的影响，将“做”摆在核心位置，让“学”围绕“做”。
5．自学为主，指导为辅
《生物技术实践》强调学生的自主性，提倡自学和探究。教师在教学过程中需要保证学生的主体地位，在基础知识、实验设计、实验操作等各环节都要让学生动起来，同时又要发挥好指导作用，注意进程控制，及时给予提示和指导，避免学生陷入无助或盲动的困境。
6.确定有效评价体系
《生物技术实践》要求学生积极参与实验的全过程，主要包括实验操作、结果分析、方法改进等多个环节。如何对学生的学习情况进行合理评价是一个值得深入研究的问题。在教学实践中，教师应根据实际情形确定准确和可操作的评价体系。